Готовый свежепроросший солод
В конце процесса проращивания свежепроросший солод следует оценивать по его внешним признакам и свойствам эндосперма. Это позволяет сделать выводы о ходе процесса соложения и оценить целесообразность проведенных мероприятий. Запах свежепроросшего солода должен быть свежим и напоминать огуречный. Кисловатый, слегка фруктовый запах позволяет сделать заключение о неправильном ходе солодоращения (например, об интрамолекулярном дыхании в результате слишком длительного или частого орошения или слишком продолжительного повторного замачивания, о слишком продолжительных углекислотных паузах при периодической вентиляции, о поступлении на переработку ячменя, поврежденного при хранении). Затхлый, плесневелый запах свидетельствует о переработке заплесневевшего ячменя, недостаточной степени его очистки или о вторичном инфицировании в солодорастильной установке. Последнее случается редко, когда на переработку поступает ячмень с большим количеством поврежденных зерен или обрушенный ячмень. Треснувшие и лопнувшие зерна могут дать толчок к распространению инфекции. Затхлый, застоявшийся запах может образоваться из-за повышенного содержания истертых ростков корешков, так как они набиваются между зернами свежепроросшего солода и затрудняют равномерную вентиляцию грядки.
Исходя из этого, необходимо ежедневно контролировать внешний вид проращиваемого зерна и, прежде всего, степень его инфицирования микроорганизмами: зеленая окраска, проступающая на поверхности зерна, возникает из-за поражения Penicillium, черная - Rhizopus и красная - Fusarium. Наличие даже 0,5 % таких окрашенных зерен требует особой обработки партии зерна.
Проростки корешков должны быть одинаковой длины и свежими. Наличие коричневых увядших проростков свидетельствует о потере влаги вследствие неправильного ведения солодоращения. Потеря необходимой влаги приводит к неудовлетворительному растворению. Повышенная ломкость проростков указывает на слишком частые проходы или неудовлетворительную работу ворошителя, особенно в случае использования солодорастильных аппаратов ящичного типа со шнековыми ворошителями.
Ростки листа должны быть развиты равномерно. Наличие проростков («гусаров») нежелательно, но при переработке разнородного ячменя и частом опрыскивании их появление неизбежно.
При растирании зерна должен получаться сухой мучнистый порошок. При неполном растворении зерен необходимо проверить степень растворения эндосперма. На краях и особенно на брюшной стороне труднорастворимого ячменя, солодоращение которого велось при повышенной влажности, зачастую обнаруживается осаливание.
Степень растворения у всех зерен должна быть но возможности равномерной. Липкая или тестообразная консистенция свидетельствует о слишком позднем или сильном орошении. При сушке такие зерна характеризуются плохим запахом, с трудом высушиваются и дают при затирании стекловидный труднорастворимый солод.
Перед выгрузкой свежепроросшего солода должна определяться его влажность (в целях получения данных для проведения последующей сушки).
Визуальный контроль прорастающего зерна на любой стадии роста - даже на крупных и полностью автоматизированных установках - позволяет оценить результативность проводимых мероприятий. Определение качества готового свеже-проросшего солода осуществляется с учетом необходимого типа солода и ожидаемых превращений при сушке.
Сушка свежепроросшего солода
Общие положения
Свежепроросший солод легко портится из-за высокой влажности, поэтому его следует перевести в устойчивое для хранения состояние удалением воды. Химико-биологические превращения, происходящие в процессе проращивания, при сушке должны завершиться. Кроме того, задачей сушки является устранение запаха и вкуса свежепроросшего солода, формирование характерного для каждого типа солода аромата и достижение соответствующего окрашивания. При сушке также удаляют ростки листа и корешки, способствующие повторному поглощению влаги высушенным солодом.
Этих целей можно достичь с помощью подсушивания (подвяливания) и сушки солода. В процессе обезвоживания свежепроросшего солода различают два этапа. Подсушивание (подвяливание) - удаление влаги из свежепроросшего солода при более низких температурах до влажности около 10 %. Ha этой стадии удаление воды до достижения влажности 18-20% (до так называемой точки гигроскопичности) проходит легко. Дальнейшее подсушивание до 10 %-ного содержания влаги проходит труднее, но все еще сравнительно просто. В высокопроизводительных сушилках эта стадия отличается скачкообразным подъемом температуры отводимого воздуха, а при работе двухярусной сушилки - легким «прохождением» слоя солода. Способы подсушивания светлого и темного солода различны.
Собственно высушивание проводится до содержания влаги в светлом солоде 3,5-4 %, а темного - до 1,5-2 %. По сравнению с подсушиванием обезвоживание проходит намного сложнее, так как ему противодействуют капиллярные, а в конце и коллоидные взаимодействия, удерживающие влагу внутри зерна. Замедлению удаления воды на этой стадии способствуют сморщивание и ломкость ростков корешков. Обезвоживание проводят при температуре 80-105 °С.
При обезвоживании в зерне происходят физические и химические изменения.
1.6.1.1. Физические изменения зерна относятся к влажности, объему, массе и цвету солода. Снижение влажности с 41-48 до 1,5-4 % должно проводиться таким образом, чтобы в свежепроросшем солоде не происходило резкого уменьшения объема. При замачивании и проращивании ячменного зерна его объем увеличивается, оно становится более упругим. В результате растворения в сердцевине зерна образуются мелкие пустоты, которые должны но возможности дольше сохраняться, чему способствует правильное ведения процессов подсушивания и сушки. Объем солода больше объема ячменя на 16-23 %, а в благоприятных случаях - даже более чем на 24 %. Последнее возможно только при осторожном обезвоживании с применением большого количества воздуха и пониженных температур. Таким путем получают солод, сохраняющий положительные свойства свежепроросшего солода и содержащий большое количество ферментов, хорошо разрыхляемый и размалываемый. При слишком быстрой сушке и воздействии на еще влажное зерно высоких температур внешние слои зерна затвердевают, наблюдается сморщивание пор, стекловидность. Тем самым затрудняется отведение еще находящейся внутри зерна влаги, оно становится тяжелым и жестким. Такой солод при затирании отдает экстракт частично. Масса солода при сушке в результате удаления воды изменяется. 100 кг ячменя дают около 160 кг свежепроросшего солода влажностью около 47 %, из которых получается около 80 кг сухого солода. Таким образом, необходимо удалить количество воды, примерно соответствующее массе готового сухого солода. Свежепроросший солод, получаемый современными способами солодоращения, обычно наполовину состоит из воды. Цветность различных типов солода оценивается по-разному: 2,0-2,5 ц. ед. EBC для свежепроросшего солода, 2,5-4 - для светлого, 5 - 8 - для венского и 9,5-21 ц.ед. EBC - для темного. Аромат и вкус солода формируются параллельно с формированием цвета. Образование участвующих в этих процессах веществ обусловлено химическими превращениями различных соединений.
1.6.1.2. Химические изменения свежепроросшего солода при сушке делятся на три основных типа: превращения, которые проявляются как следствие дальнейшего естественного развития процессов диссимиляции и синтеза новых соединений (фаза роста); превращения, продолжающиеся после прекращения роста как результат чисто ферментативных реакций (ферментативная фаза); превращения, происходящие в результате процессов высушивания или наступившего теплового затвердевания зерна и которые следует рассматривать как чисто химические изменения, протекающие под влиянием тепла и в присутствии определенных количеств воды (химическая фаза).
Рост зерна возможен до тех пор, пока его влажность не упадет ниже 20 %, а температура не превысит 40 °С. Он проявляется в увеличении длины зародышевого листка, которое происходит до конца процесса подсушивания. Накопление ферментов способствует процессу растворения эндосперма, проявляющегося в увеличении количества растворимого азота, низкомолекулярных продуктов распада крахмала и в дальнейшем расщеплении стенок клеток эндосперма. Степень этих изменений тем больше, чем выше влажность и температура в области примерно до 30 °С (в противном случае происходит инактивация части лабильных ферментов), однако если рост зародышевых листка и корешка в сравнении с ферментативными процессами невелик, то происходит накопление низкомолекулярных продуктов расщепления.
Ферментативная фаза наблюдается при температуре 40-70 °C. Под действием амилазы, пептидазы, глюканазы и фосфатазы процессы расщепления происходят до тех пор, пока снижение влажности или повышение температуры не приведет к инактивации ферментов. Так как при пониженной влажности ферменты значительно более стабильны, чем при повышенной, они сохраняются в тем больших количествах, чем ранее из свежепроросшего солода будет удалена вода. Так как к этому моменту прекращается дальнейший рост зародыша корешка, то и продукты расщепления больше не расходуются на создание новой ткани. В результате в зерне накапливаются различные виды сахаров (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза). Если с α-аминным азотом каких-либо существенных изменений не происходит, то отдельные аминокислоты ведут себя специфически: так, например, в процессе подсушивания содержание глицина, аламина и аргинина существенно возрастает, а содержание глютаминовой кислоты и амидов постоянно растет с начала подсушивания. При содержании влаги менее 10 % прекращаются и эти реакции, так как ферменты инактивируются. Потеря ферментов тем выше, чем более влажный солод оказывается в области высоких температур. Эти обстоятельства учитывают при различных способах сушки светлого и темного солода. Так, при сушке светлого солода вследствие удаления больших количеств воды на ранних стадиях, то есть при более низких температурах, наблюдаются сравнительно небольшие ферментативные изменения их состава.
Что касается отдельных ферментов, то активность ß-амилазы снижается гораздо сильнее, чем α-амилазы, которая в результате повышения активности при подсушивании сохраняет уровень активности, свойственный для свежепроросшего солода. Во время фазы подсушивания при температуре 50 °С наблюдается увеличение содержания эндопептидаз и повышение их эффективности. При сушке даже при высоких температурах не отмечается какого-либо заметного снижения активности этих ферментов. Экзопептидазы характеризуются значительным повышением активности в процессе подсушивания - лишь дипептидаза инактивируется до такой степени, что ее активность в сушеном солоде ниже, чем у свежепроросшего. Активность амино-и карбоксипептидаз, напротив, в сушеном солоде всегда выше, чем в свежепроросшем. Эндо-β-глюканаза во время подсушивания инактивируется не так сильно, а экзо-β-глюканаза инактивируется при температурах выше 50 °С, и в светлом солоде ее активность составляет лишь треть от начального значения. Полифенолоксидазы и пероксидазы очень чувствительны к температуре и значительно инактивируются в ходе подсушивания при температурах выше 80 °C, что впоследствии приводит к повышению содержания антоцианогенов в сусле и пиве.
Каталазы при подсушивании существенно инактивируются, и при температуре 80 °C их активность не обнаруживается. Значительная потеря активности при подсушивании отмечается также у липоксиназ.
Химические изменения при повышенных температурах. При определении растворимого азота конгрессного сусла выявлены большие различия при использовании свежепроросшего и сухого солода (вследствие активного образования протеолитических ферментов при подсушивании и их действия при затирании). При затирании сухого солода происходит не только более сильное расщепление белков, но и явное увеличение содержания высокомолекулярного азота, что объясняется повышенной активностью эндопептидаз и повышением дисперсности коллоидного белка. Хотя у светлого солода эти изменения не так значительны, как в темном, они влияют на полноту вкуса, пенообразование и стабильность пива. Светлый солод следует высушивать при температуре не ниже 80 °С, а у темного солода в диапазоне температур 100-105 °С отмечается сильная коагуляция белков. Наиболее очевидны химические превращения, вызывающие значительное потемнение эндосперма и придающие отчетливый «жареный» аромат, характерный для типичного темного солода.
Формирование цвета и аромата происходит при температурах свыше 100 °C и влажности около 5 % в ходе реакций сахаров, содержащихся в свежепроросшем солоде, и продуктов расщепления белков (аминокислот, дипептидов и трипептидов). Аминогруппа аминокислоты реагирует с карбонильной группой моносахарида с образованием N-замещенного гликозиламина. Последний подвергается перегруппировке Амадори и становится N-замещенным 1-амино-1-деокси-2-ке-тоном, находящемся в равновесии со своей энольной формой. Из этого кетона посредством перегруппировки Хейнса получается 2-амино-2-деоксиальдон. Далее возможны два направления реакции, основанные на энол- или кетоформе.
Важным промежуточным продуктом первого направления является 3-дезо-ксиозон, который превращается в фуран путем отщепления воды и циклизации. Из пентоз возникает 2-фурфураль, а из гексоз и гексилоз - 5-гидрокси-2-фур-фураль и 5-метил-2-фурфураль. В присутствии первичных аминов могут образовываться производные пиррола и пиридина.
Путем 2, 3-энолизации продуктов перегруппировки Амадори может образовываться 1-дезоксисозон, который через соответствующие промежуточные ступени, отщепление воды и циклизацию может продуцировать γ-пироны (например, мальтол), фураны (например, изомальтол и 2-ацетилфуран) и фураноны (например, фуранол). Эти вещества характеризуются солодовым карамельным ароматом. Именно 4-дезоксиозоном, который продуцируется путем удаления ОН-связей в 4-й позиции глюкозы, объясняется образование гидроксиацетилфурана и (в присутствии первичных аминов) образование производных гидроксиацетилпиррола и пиридина.
Химическая активность аминокислот возрастает с увеличением расстояния между карбоксильными и аминными группами, в связи с чем реакционная способность β-аланина вдвое, а £-аминокапроновой кислоты втрое сильнее, чем α-аланина. Активность основных аминокислот различна - так, скорость реакции глицилглицина при pH 5,5 в 4-8 раз больше, чем глицина, а трипептида - всего лишь в 4,6 раза. Чтобы вызвать реакцию этих аминокислот, необходимо поддерживать температуру сушки темного солода 100-105 °С в течение 5-6 ч.
Для получения при сушке темного солода желаемого цвета и аромата необходимо достаточное содержание низкомолекулярных продуктов расщепления крахмала и белка. Это является теоретическим обоснованием того, почему темный свежепроросший солод очень долго растворяется и в процессе подсушивания продолжительное время выдерживается при высокой влажности в диапазоне температур 40-60 °С. Продуцирование этих низкомолекулярных продуктов расщепления в необходимом количестве у некоторых сортов ячменя идет с большим трудом. Для изготовления темного солода меньше всего подходит очень бедный белком ячмень.
При простым нагревании свежепроросшего солода можно получить не желаемые ароматические и красящие вещества, а солод с пригорелым, жженым привкусом, способным испортить вкус пива.
При высоких температурах сушки из сахаров образуются N-гетероциклические соединения. Содержание азотистых гетероциклических соединений при повышении температур сушки также возрастает экспоненциально. Как и в случае других продуктов реакции Майяра и альдегидов Штрекера, содержание образовавшихся N-гетероциклических соединений зависит от содержания их предшественников, причем здесь оказывает влияние содержание влаги в материале, проращивание при пониженных температурах и продолжительность проращивания. Если серосодержащая аминокислота, например, цистеин, вступает в реакцию с ди карбон ильным соединением, то через несколько промежуточных реакций образуется 2-ацетилтиазоль. К ароматическим веществам, образующимся только при сушке, то есть формирующимся при реакциях Майяра (например, при расщеплении по Штрекеру), относят большинство N-гетероциклических соединений, а также оксазин солода и 5-ацетил-2, 3-дигидропирролизин. Ароматическими веществами этой группы, продуцируемыми при термоокислительном расщеплении жирных кислот, являются транс-2-ноненаль и γ-ноналактон.
В кислородосодержащих гетероциклических соединениях, например γ-пи-ранонах, изомальтоле и фуранеоле, отсутствует атом азота. Многие из этих соединений обладают интенсивным ароматом орехово-попкорнового, картофельного или грибного оттенка. Некоторые из них, например дериваты пролина, придают также ощущение горечи.
Аромат и пороговое значение его восприятия определяются составом N-гетеро-циклических соединений, а также положением и количеством серосодержащих групп. Пороговое значение восприятия варьирует от 10 мг/кг до 0,002 мкг/кг.
Таким образом, эти субстанции не всегда желательны. У темного солода желательно присутствие продуктов реакции Майяра, то есть гетероциклических соединений, образующихся в процессе кипячения сусла при повышенных температурах, или при сильной термической нагрузке перед кипячением и после кипячения сусла (см. раздел 2.5.5). Позднее они могут привести к формированию посторонних запахов.
При повышении температуры подсушивания с 75 до 85 °С содержание N-гетеро-циклических соединений существенно возрастает, особенно пиразинов и 2-аце-тилпиррола. Дальнейшее повышение температуры с 85 до 100 °C может привести к увеличению их содержания на 60-300 %. При подсушивании темного солода и температуре сушке 100 °С отмечается еще большее увеличение содержания этих соединений, что обусловлено повышенным образованием аминокислот и сахаров при «томлении» солода.
Следствием образования меланоидинов при подсушивании является снижение содержания инвертного сахара и аминокислот, а также пептидов. При кислой реакции меланоидинов при повышенных температурах подсушивания снижается значение pH солодового экстракта или конгрессного сусла. В образовании аминокислот проявляется также действие фосфатаз, выделяющих неорганические фосфаты из органических фосфорных соединений; кроме того, при повышенных температурах сушки происходит осаждение вторичных и третичных фосфатов, что проявляется в снижении буферных свойств солода.
Важной в качественном и количественном отношении реакцией является процесс термического расщепления предшественника диметилсульфида (ДМС) S-метилметионина (SMM) на свободный диметилсульфид и гомосерин. Образующийся при расщеплении Штрекера метиональ также может превращаться в ДМС и пропенальдегид. Впоследствии ДМС может преобразоваться в диметилдисульфид. Диметилсульфоксид (ДМСО), другой предшественник ДМС с очень высокой температурой кипения (189 °С), может превращаться в ДМС в результате сильного термического воздействия или при помощи дрожжей и определенных бактерий.
Таким образом, в солоде, высушенном при высоких температурах (90-100 °С), содержится меньше предшественников ДМС, чем в солоде, высушенном при низких температурах. Содержание ДМС в пиве зависит от многих факторов, при этом конечное значение предшественников ДМС определяется свойствами ячменя и интенсивностью сушки. Определенную роль играет и технология приготовления пива (кипячение сусла, его обработка, способы брожения).
В процессе подсушивания содержание антоцианогенов уменьшается в результате действия пероксидазы и полифенолоксидазы, которые их окисляют до высокомолекулярных би- три- и т. п. флаванов. Это характерно, прежде всего, при способах подсушивания при высоких температурах. Таким образом, конгрессное сусло, полученное из такого солода, характеризуется повышенным содержанием полифенолов, особенно антоцианогенов, что приводит к снижению степени (коэффициента) полимеризации и окрашиванию. Это приходится учитывать и вести сушку светлого солода при температурах 80-85 °С.
Содержание экстракта солода, определенное в лабораторном сусле, с ростом температуры сушки уменьшается. Это обусловлено, во-первых, повышенной коагуляцией белка, и, во-вторых, образованием частично нерастворимых меланоидинов. Кроме того, следует учитывать, что высокие температуры сушки сильнее инактивируют ферменты. Поскольку степень связанных с этим превращений веществ при лабораторном затирании уменьшается, наблюдается снижение выхода экстракта по сравнению с ожидаемым. При хорошем предварительном подсушивании и осторожном нагревании до температуры сушки наблюдаются незначительные различия. Темный солод теряет в процессе подсушивания и интенсивной длительной сушки значительно больше экстракта, чем светлый и средне-окрашенный. Свежевысушенный солод дает худший экстракт, чем хранившийся, так как при сушке происходит частичное поглощение коллоидами гидратационной воды, что способствует появлению опалесценции в конгрессном сусле. В ходе хранения солода при небольшом поглощении влаги снова происходит набухание ранее дегидратированных коллоидов.
При использовании в сушилках серосодержащего топлива, например кокса, достигается осветление солода, выявляемое по более светлой окраске цветочной оболочки и цветности конгрессного сусла. Последнее объясняется не столько осветляющим действием диоксида серы, сколько блокированием реакционно-способных концевых групп сахаров или продуктов их преобразования - карбонилов и т. д. Сжигание мазута с более высоким содержанием серы (выше 0,2 %) не приводит к описанному эффекту, зато довольно часто наблюдается частичное потемнение цветочной оболочки солода, известное как «полосатость» или «тигрение». Рекомендуется использовать мазут с низким содержанием серы (менее 0,5 %), хотя специальные конструкции топок позволяют сжигать даже мазут с повышенным содержанием серы, однако из-за более низкого значения pH обычно образуется больше полифенолов и низкомолекулярных продуктов расщепления, вызывающих более сильное потемнение на последующих этапах процесса пивоварения.
При прямом обогреве сушилки в зависимости от используемого топлива могут образовываться нитрозамины (нитрозодиметиламин, NDMA). Эти нитрозамины с незначительными потерями (в частности, при кипячении сусла) без изменения попадают в готовое пиво. Содержание образующихся при проращивании предшественников нитрозаминов (диметиламина, этиламина, тирамина, горденина, грамина и др.) зависит от условий проращивания. Другими источниками нитрозаминов являются различные оксиды азота, обозначаемые как NOv (в основном - NO и NO2). Эти оксиды при растворении в воде или жирах солода дают N2O3 и N2O4. Растворенные NOx находятся в равновесии с нитратами и нитритами, из которых они продуцированы. Содержащийся в топочном газе NO2 нитрифицирует, например, горденин при подсушивании. Это азотсодержащее соединение далее распадается до нитрозодиметиламина. Содержание серы в сгораемом материале (например, в коксе, в определенных сортах жидкого топлива) путем блокирования реакции нитрификации вызывает последующее снижение содержания NDMA. Наряду со снижением уровня нитратов в сушильном воздухе удачными оказались попытки снизить содержание аминов в свежепроросшем солоде путем изменения условий солодоращения, применив сокращенную его продолжительность, насыщение технологического воздуха CO2 или подсушивание корешков зародыша к концу процесса солодоращения. Эффективным оказалось опрыскивание проращиваемого зерна раствором сахара за 24 ч до выгрузки свежепроросшего солода. Наилучшим решением являются косвенные системы обогрева сушилки, разработанные с учетом описанной проблематики.
К присутствующим в окружающей среде веществам, способным попасть в продукт с сушильным воздухом, относятся и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Подозрения, что использование сушилок с прямым обогревом может привести к повышенному содержанию этих веществ в солоде, относительно 3, 4-бензпирена не подтвердились.
Содержание SO2 в солоде при сжигании сжиженного или природного газа составляет 1,5-8 мг/кг, легкого нефтяного топлива (содержание серы 0,2-0,5%) - 5-10 мг/кг, а кокса (содержание серы около 0,9%) - 20-23 мг/кг. Судя по результатам многочисленных исследований, содержание SO2 в солоде не оказывает существенного влияния на содержание диоксида серы в пиве.
Сушилки
При подсушивании (подвяливании) и сушке свежепроросшего солода используются сушилки солода, в которых через материал пропускается сушильный воздух. Сушилки по конструкции можно классифицировать следующим образом:
· по размещению и числу ярусов - горизонтальные с одним, двумя или тремя ярусами; вертикальные с несколькими ярусами (прямоугольные или круглые);
· по высоте загрузки - обычные и высокопроизводительные;
· по комбинированию с солодорастильными системами: солодорастильно-сушильные ящики ( так называемые стационарные или статические солодовни), стационарные башенные и круглые солодовни и т. д.;
· по виду систем отопления - с косвенным нагревом, при котором осушающий воздух нагревается от теплообменных поверхностей, и с прямым нагревом, при котором газы, образующиеся при горении, смешиваются с сушильным воздухом и пропускаются непосредственно через свежепроросший солод;
· по виду топлива или виду теплоносителя - на коксе, антраците, газе, жидком топливе, паре, горячей воде и т. д., но при указании вида топлива имеет значение тип отопления сушилки - прямой или косвенный.
1.6.2.1. Высокопроизводительные одноярусные сушилки являются наиболее распространенной конструкцией сушилок. Характерная особенность этих сушилок - это значительная высота слоя солода (0,6-1 м) и высокая удельная нагрузка на поверхность решетки (250-400 кг/м2). На неопрокидывающейся поверхности решетки производится как подсушивание (подвяливание), так и сушка. Поверхность для размещения солода в сушилке представляет собой решетку, устойчивую к боковым деформациям, со значительной площадью живого сечения - до 30-40 %. Примыкающие друг к другу участки решетки устанавливают на опорном каркасе из металлических рам, закрепленных на несущих металлических опорах. Сушильная решётка крепится к несущим стенкам с учетом температурных деформаций. В большинстве случаев применяются опрокидывающиеся решетки, которые поворачиваются с помощью наклонного вала. Решетки могут состоять из одной или двух частей. В нервом случае необходима большая высота помещения, а бункер для солода размещается возле стены сушилки, а во втором случае бункер или транспортер размещают в центре пространства, куда подается сушильный агент. Соответственно по-разному устраиваются технологические проходы. В вентиляционные установки сушилки входят вентилятор, шахты для свежего, рециркуляционного и отводимого воздуха и устанавливаемые в них заслонки. Выходное отверстие для выпускаемого из сушилки воздуха должно быть расположено на такой высоте, чтобы насыщенный водяными нарами газ не мог попасть в отверстие для забора свежего воздуха. Сушильный воздух проходит через материал, расположенный на решетке, и отводится в особый воздуховод, образующий с каналом для рециркуляционного воздуха общую шахту. Расход и отвод воздуха регулируются с помощью специальной жалюзийной заслонки.
С помощью вентилятора воздух засасывается прямо из шахты свежего или рециркуляционного воздуха и нагнетается в ресиверную емкость (или помещение), работающую под небольшим давлением и предназначенную для снижения давления подаваемого вентилятором воздуха и более равномерного распределения его под ситом. Объем ресиверной емкости или помещения зависит от площади сушилки и наличия устройств, которые включают бункер для солода и транспортные устройства для сухого солода.
Дополнительная установка ресиверной емкости или устройство специального помещения оказывают относительно небольшое влияние на равномерность процесса сушки, нарушаемую не столько неравномерностью подачи воздуха, сколько неравномерностью загрузки солода.
Размер выходного отверстия вентилятора определяется площадью поверхности сит. В процессе сушки оно перекрывается распределительной заслонкой, направляющей подводимый теплый воздух к материалу и обеспечивающей равномерное распределение давления. Отклонения в давлении можно уменьшить с помощью установки перфорированной отражающей плиты, позволяющей производить асимметричное нагнетание теплоносителя в ресиверную емкость или помещение. Выходное отверстие для воздуха находится в боковой стене. Во избежание застоя воздуха верхний край отверстия должен примыкать к перекрытию. Высота помещения над ситом определяется площадью поверхности опрокидывающегося сига. Помещение над ситом имеет плоское перекрытие, которое тщательно теплоизолируют (особенно если оно является верхним перекрытием здания). Доступ во все помещения сушилки обеспечивается через двери с падежным уплотнением. Для выравнивания или сброса давления при входе ресиверное помещение оборудуется шлюзом с двумя дверями.
Вентилятор создает давление, которое в зависимости от высоты слоя солода, встроенных элементов и размеров сушилки может составить 60-200 мм вод. ст. Производительность вентилятора составляет 2500-3000 м3 воздуха/кВт ч. Для подсушивания светлого солода потребляется 4000-5000 м3 воздуха/т солода; при сушке расход воздуха снижают до 2300-2700 м3 воздуха/т солода. Регулировать расход воздуха можно путем уменьшения свободного сечения отверстий для свежего или выпускаемого воздуха, но, как правило, изменяют частоту оборотов электродвигателя с помощью регулирующего сопротивления. Изменяющуюся при подсушивании и сушке потребность в воздухе можно регулирован, также путем установки двух электродвигателей, работающих либо одновременно, либо поочередно с определенной частотой вращения. Для поддержания в ресиверном помещении постоянной температуры в него нагнетается подогретый воздух. Производительность этого вентилятора составляет 3200 м3/т ч.
Отопительные устройство. В сушилках применяют различные отопительные устройства. При прямом отоплении (например, в сушилке, обогреваемой коксом) вентилятор засасывает свежий или рециркуляционный воздух через слой сгорающего топлива. При этом происходит перемешивание воздуха с продуктами сгорания, после чего смесь нагнетается в ресиверную камеру. Температура регулируется с помощью чувствительных термостатов. Минимальная теплотворная способность кокса составляет около 29 300 кДж/кг (7000 ккал/кг). В нем содержится примерно 0,9% серы, и при сжигании около 130 кг кокса/1 τ солода одновременно сжигается 1,2 кг серы.
Omoпленuе мазутом требует соблюдения специальных требований к оборудованию котельных. В одной из их конструкций предусматривается двойная обшивка металлическими листами, через которую пропускается весь сушильный воздух. Благодаря этому исключается раскаливание соприкасающейся с прямым пламенем рубашки и достигается хорошее перемешивание воздуха с газообразными продуктами сгорания. Теплотворная способность среднего или легкого мазута составляет 39 800-42 700 кДж/кг (9500 - 10200 к кал/кг).
Хорошо себя зарекомендовало omoплeние газом - природным (преимущественно метаном) и сжиженным (бутаном). Минимальная теплотворная способность природного газа составляет 29 300-30 600 кДж/м3 (7000-9000 ккал/м3), сжиженного - 83 400 кДж/м3 (20 000 ккал/м3). При сгорании минерального топлива образуются многочисленные продукты сгорания - например, водяной пар, двуокись серы, зола, пыль, угарный газ, оксид азота, а также диоксид углерода. При полном сгорании природного газа коэффициент эмиссии диоксида углерода невелик. У жидкого топлива этот коэффициент больше, чем у природного газа, а у твердого - больше, чем у сжиженного. Так как при сжигании образуется вода, то осушающее действие воздуха снижается, что особенно сказывается при низких значениях влажности в конце подсушивания. При необходимости долю свежего воздуха при сушке следует увеличить примерно на 10 %.
Непрямое отопление предусматривает наличие нагревающих устройств с большими поверхностями теплообмена (калориферами), от которых нагревается воздух. В качестве топлива могут быть использованы различные виды горючего, в том числе и такие, которые из-за их состава не используют в системах с прямым отоплением во избежание прямого контакта с солодом. Вследствие напряженного теплового режима особое внимание уделяют герметичности системы отопления. Нагрев воздуха через теплообменники требует повышенного расхода электроэнергии и топлива из-за потерь при теплопередаче и сжигании горючего.
В новых конструкциях отработанный газ по стальным трубам направляется в многочисленные отделения, где газ охлаждается до 50 °С, благодаря чему происходит конденсация водяного пара. В этих обогревательных устройствах можно применять топливо с максимальной теплотой сгорания, что позволяет достичь КПД сушилок с прямым отоплением.
Более простыми являются системы отопления с использованием горячей воды температурой около 110 °С (для подсушивания) и 140-160 °С (для сушки) или пара. Для подсушивания применяют также пар под давлением 0,15-0,2 MПa (для сушки требуется давление пара 0,5 МПа).
Одноярусные сушилки самых разных модификаций хорошо зарекомендовали себя на практике - они просты в обслуживании, а управление процессом сушки может быть полностью автоматизировано. Продолжительность подсушивания и сушки как светлого, так и темного солода составляет 19-21 ч.
Потребность в энергии зависит от высоты слоя загружаемого материала: при прямом отоплении она меньше (25-40 к В т · ч), чем при непрямом (33-48 кВт · ч/т готового солода). Это же относится и к расходу тепла: для прямого отопления и для описанных выше обогревательных устройств с низкими температурами отводимых газов - 3,35-4,40 · 106 кДж/т (0,8-1,05 ∙ 106 ккал/ч), а для отопления горячей водой или паром (вследствие потерь в паровом котле) - 4,0-4,6 · 106 к Д ж / т готового солода (0,95-1,1 Х Х 106 ккал/т).
1.6.2.2. Двухъярусные сушилки высокой производительности. Желание лучше использовать отводимую от сушки теплоту при нагревании и сушке и возможность использовать ее для нагрева воздуха для подсушивания привело к появлению многоярусных сушилок. Сита в них располагают друг над другом или одно за другим. В последнем случае речь идет о так называемых «сушилках с рециркуляционным воздухом» - материал остается в них на той же решетке в течение всего времени подсушивания и сушки. В высокопроизводительных двухъярусных сушилках с ситами, расположенными друг над другом, в первых конструкциях конца 1970-х - начала 1980-хх гг. в конце подсушивания продукт перекладывался с верхнего сита на нижнее.
В двухъярусной сушилке с решетками, расположенными друг над другом, чаще всего используют круглые решетки - поворотные (опрокидывающиеся) со стационарными погрузочно-разгрузочными устройствами или стационарные, с вращающимися погрузочно-разгрузочными шнеками. Удельная нагрузка составляет примерно 350 кг готового солода/м2 поверхности решеток, что соответствует 435 кг солода в пересчете на свежепроросший. Воздух для сушки в этой конструкции подается на решетку по каналу свежего воздуха через теплообменник и каскадный нагреватель. Вентилятор расположен между нижней и верхней решетками и нагнетает воздух с добавлением предварительно нагретого свежего воздуха через решетку для подсушивания. Для предварительного нагрева свежего воздуха до заданной температуры используют или противоточный теплообменник, или нагревательные элементы. Продолжител